Двухдвигательный электропривод



Двухдвигательный электропривод
Двухдвигательный электропривод

 


Владельцы патента RU 2474038:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах производственных механизмов, в которых двигатели работают на общую нагрузку, и требуется синхронизация скоростей двух двигателей и регулирование скорости их вращения. Двухдвигательный электропривод содержит два асинхронных двигателя с фазным ротором, к обмоткам роторов которых подключены неуправляемые выпрямители, соединенные параллельно, а последовательно с ними соединен автономный инвертор, выходы автономного инвертора подключены к обмотке низшего напряжения согласующего трансформатора, к обмотке высшего напряжения которого подключены входы неуправляемого выпрямителя, выходы которого подключены параллельно к выходам неуправляемого выпрямителя преобразователя частоты, входы которого подключены через контакты к питающей сети, а к выходам неуправляемого выпрямителя преобразователя частоты также подключены сглаживающий конденсатор и входы управляемого инвертора преобразователя частоты, выходы которого подключены к параллельно соединенным обмоткам статоров двигателей. Достигаемый технический эффект от применения предлагаемого устройства заключается в увеличении пускового момента двигателей, вследствие обеспечения требуемого соотношения между током статора и током ротора. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах производственных механизмов, в которых двигатели работают на общую нагрузку, и требуется синхронизация скоростей двух двигателей и регулирование скорости их вращения.

Известен асинхронный двухдвигательный электропривод [1], содержащий два асинхронных двигателя с фазным ротором, в цепь роторов которых включены выпрямители, анодные группы которых составлены из диодов, а катодные из тиристоров, соединенных между собой параллельно. Последовательно с ними соединены инвертор с постоянной выходной частотой, питающий выпрямитель, сглаживающий реактор. К выходу инвертора подключены обмотки статоров обоих двигателей. Управляющие электроды тиристоров выпрямителей подключены к обмоткам роторов соответствующих двигателей через две группы диодов и резистор с регулируемым сопротивлением.

Недостатками такого электропривода являются обязательное равенство токов статора и ротора, даже у двигателей со значительным неравенством номинальных значений тока статора и ротора, т.к. обмотки статора и ротора включены через вентильные преобразователи последовательно с организацией общего звена постоянного тока, в результате чего снижается величина достижимого в системе электромагнитного момента двигателя; в данном электроприводе обеспечивается невысокая точность регулирования скорости двигателей, т.к. скорость двигателей регулируется с помощью резистора с переменным сопротивлением.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является двухдвигательный электропривод [2], содержащий два асинхронных двигателя с фазным ротором, к обмоткам роторов которых подключены неуправляемые выпрямители, соединенные параллельно. Последовательно с ними соединен автономный инвертор, питающий выпрямитель и сглаживающий реактор. К выходу инвертора подключены обмотки статоров обоих двигателей. Управляющий вход выпрямителя подключен к устройству регулирования выходного напряжения, управляющий вход инвертора подключен к устройству регулирования выходной частоты.

Недостатками данного двухдвигательного электропривода являются низкий пусковой момент двигателя, низкий коэффициент мощности и повышенное потребление реактивной мощности из сети питающим регулируемым выпрямителем, который также загружает сеть высшими гармоникам тока. Поскольку в данном электроприводе обмотки статора и ротора включены через вентильные преобразователи последовательно с организацией общего звена постоянного тока, в пусковом режиме обеспечивается равенство токов статора и ротора, даже у двигателей со значительным неравенством номинальных значений тока статора и ротора, поэтому максимально достижимый ток ротора близок к номинальному значению (для многих двигателей меньше номинального значения), в результате чего снижается величина достижимого в системе электромагнитного момента двигателя, он лишь незначительно превышает номинальный момент двигателя.

Цель изобретения - увеличение пускового момента двигателей с обеспечением синхронизации их скоростей.

Сущность изобретения заключается в том, что в двухдвигательном электроприводе, содержащем два асинхронных двигателя с фазным ротором, к обмоткам роторов которых подключены неуправляемые выпрямители, соединенные параллельно, а последовательно с ними соединен автономный инвертор, выходы автономного инвертора подключены к обмотке низшего напряжения согласующего трансформатора, к обмотке высшего напряжения которого подключены входы неуправляемого выпрямителя, выходы которого подключены параллельно к выходам неуправляемого выпрямителя преобразователя частоты, входы которого подключены через контакты к питающей сети, а к выходам неуправляемого выпрямителя преобразователя частоты также подключены сглаживающий конденсатор и входы управляемого инвертора преобразователя частоты, выходы которого подключены к параллельно соединенным обмоткам статоров двигателей.

На фиг.1 представлена электрическая схема двухдвигательного электропривода; на фиг.2. - векторная диаграмма асинхронного двигателя.

Двухдвигательный электропривод содержит два асинхронных двигателя с фазным ротором 1 и 2, два нерегулируемых мостовых выпрямителя 3 и 4, входы которых подключены к обмоткам роторов двигателей, а выходы соединены параллельно. К выходам выпрямителей 3 и 4 подключены входы автономного инвертора 5. Выводы обмоток статоров двигателей 1 и 2 соединены параллельно и подключены к выходам инвертора 6 преобразователя частоты, входы которого подключены к выходам питающего неуправляемого выпрямителя 7 преобразователя частоты, к которым также подключен конденсатор 8. Входы неуправляемого выпрямителя 7 подключены к питающей сети через контакты 9. Выходы автономного инвертора 5 подключены к обмотке низшего напряжения согласующего трансформатора 10, к обмотке высшего напряжения которого подключены входы еще одного неуправляемого выпрямителя 11, выходы которого подключены параллельно к выходам неуправляемого выпрямителя 7 преобразователя частоты.

Двухдвигательный электропривод работает следующим образом. При замыкании контактов 9 питающий неуправляемый выпрямитель 7 преобразователя частоты получает питание и подает выпрямленное и сглаженное конденсатором 8 напряжение на вход инвертора 6. Напряжение с выхода инвертора 6 поступает на параллельно соединенные обмотки статоров двигателей 1 и 2. В обмотках роторов двигателей 1 и 2 наводится ЭДС. Токи роторов обоих двигателей выпрямляются выпрямителями 3 и 4 и проходят через инвертор 5, преобразуются в переменный ток и проходят через обмотку низшего напряжения трансформатора 10. На выходах обмотки высшего напряжения трансформатора 10 появляется напряжение, ток, проходящий через обмотку высшего напряжения трансформатора 10, выпрямляется выпрямителем 11 и дополнительно заряжает конденсатор 8 и подпитывает инвертор 5 преобразователя частоты.

Инвертор 5, отдавая энергию скольжения через трансформатор 10 и выпрямитель 11 в звено постоянного тока преобразователя частоты, создает противо-ЭДС, которая вводится в цепь обмоток ротора двигателей 1 и 2.

При равенстве скоростей двигателей их ЭДС, пропорциональные скольжениям Е2K·S, равны между собой. Выпрямленный ток ротора определяется

где Eин - ЭДС инвертора; RЭ - эквивалентное сопротивление всех элементов, приведенное к выпрямленной цепи; ΔUвΣ - суммарное падение напряжения на вентилях схемы.

Электропривод сочетает в себе свойства каскадного и частотного управления. Для регулирования частоты вращения двигателей необходимо регулировать частоту и напряжение на выходе инвертора 6 преобразователя частоты. Энергия скольжения двигателей передается из цепей их роторов непосредственно в цепь обмотки статора.

При равенстве скольжений двигателей токи в обмотках статоров и роторов обоих двигателей равны между собой.

Если, например, двигатель 1 обогнал двигатель 2, его скольжение уменьшается , тогда и мостовой выпрямитель 4 подпирает мостовой выпрямитель 3. В результате эквивалентная противо-ЭДС в цепи ротора двигателя 1 становится больше, чем эквивалентная противо-ЭДС в цепи ротора двигателя 2, поэтому двигатель 1 подтормаживается, и скорости двигателей выравниваются. Таким образом, в данном электроприводе осуществляется выравнивание скоростей двигателей.

Установившаяся частота вращения двигателей задается устройством регулирования выходной частоты инвертора 6, которое также задает напряжение на выходе инвертора. Величина тока статора и тока ротора каждого из двигателей зависит от напряжения на выходе инвертора 6 и величины противо-ЭДС в цепи ротора, создаваемой инвертором 5.

Момент асинхронного двигателя может быть определен по формуле

где φ0 - угол между вектором тока статора и вектором тока намагничивания .

На фиг. 2 показано положение векторов токов двигателя. Угол φ0 может быть определен по формуле

где ке - коэффициент трансформации двигателя; δ - угол между векторами тока ротора и ЭДС обмотки ротора .

Наибольшее значение момента достигается при угле φ0≈45°, для большинства двигателей при этом требуется неравенство токов статора и ротора.

В заявляемом устройстве обмотки статоров и роторов двигателей подключены через вентильные элементы к общему звену постоянного тока параллельно, и в цепи инвертирования энергии из роторов двигателей имеется согласующий трансформатор 10, коэффициент трансформации которого определяет величину ЭДС инвертора Еин, вводимую в цепи роторов двигателей, поэтому в пусковом режиме и режиме регулирования частоты вращения двигателя, осуществляемого с помощью инвертора 6, задающего частоту и напряжение статоров, токи в обмотках статора и ротора каждого из двигателей могут быть не равными между собой, вследствие чего достижимы значения токов статора и ротора, при которых момент двигателя будет наибольшим. Это отличает заявленное устройство от прототипа, в котором обмотки статоров и роторов двигателей подключены через вентильные элементы к общему звену постоянного тока последовательно, в результате чего токи статора и ротора каждого из двигателей равны между собой и при стандартном напряжении питающей сети для стандартных двигателей не удается достичь значений токов ротора, превышающих номинальное значение, что определяет пониженный момент, развиваемый двигателями. Вследствие пониженного значения тока ротора в прототипе, в соответствии с выражением (3), угол φ0 меньше оптимального значения.

Достигаемый технический эффект от применения предлагаемого устройства заключается в увеличении пускового момента двигателей, вследствие обеспечения требуемого соотношения между током статора и током ротора.

Литература

1. Патент №2237345. Двухдвигательный электропривод. А.Н.Мамаев, В.Н.Мещеряков. Открытия. Изобретения. 2004. №27, МКИ Н02Р 7/74.

2. Патент №2160495. Двухдвигательный электропривод. В.Н.Мещеряков, В.В.Федоров, Д.С.Осипов. Открытия. Изобретения. 10.12.2000. Бюл. №34, МКИ Н02Р 7/74.

Двухдвигательный электропривод, содержащий два асинхронных двигателя с фазным ротором, к обмоткам роторов которых подключены неуправляемые выпрямители, соединенные параллельно, последовательно с ними соединен автономный инвертор, отличающийся тем, что выходы автономного инвертора подключены к обмотке низшего напряжения согласующего трансформатора, к обмотке высшего напряжения которого подключены входы неуправляемого выпрямителя, выходы которого подключены параллельно к выходам неуправляемого выпрямителя преобразователя частоты, входы которого подключены через контакты к питающей сети, а к выходам неуправляемого выпрямителя преобразователя частоты также подключены сглаживающий конденсатор и входы управляемого инвертора преобразователя частоты, выходы которого подключены к параллельно соединенным обмоткам статоров двигателей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для приведения в действие транспортного средства. .

Изобретение относится к системам управления электроприводом многосекционных агрегатов и может быть использовано в многодвигательных взаимосвязанных электроприводах постоянного и переменного тока агрегатов по переработке полосовых материалов, например бумагоделательных машин, прокатных станов, линий по производству стекла, пленок и т.п., управляемых микропроцессорными устройствами.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для параллельного управления приводами переменной частоты. .

Изобретение относится к управлению электроприводами постоянного тока горных машин и механизмов, работающих в условиях низких температур и переменного характера нагрузки.

Изобретение относится к средствам управления тяговыми электроприводами постоянного тока электровозов. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в текстильной промышленности для привода намоточных узлов и для привода газовых центрифуг и в других отраслях машиностроения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в металлургии, горно-обогатительной отрасли и других отраслях промышленности, где применяются регулируемые электродвигатели переменного тока большой мощности на напряжение выше 1 кВ, в частности в компрессорных установках, нагнетателях, воздуходувках.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в опорно-поворотных устройствах различного назначения, металлообрабатывающих станках, механизмах металлургического производства и т.п.

Изобретение относится к электрооборудованию тягового транспортного электроподвижного состава. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электропитания, по меньшей мере, одной асинхронной машины на борту летательного аппарата

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в частотно-регулируемых электроприводах (ЧРЭП) промышленности и электрического транспорта, особенно электрического железнодорожного

Изобретение относится к электроприводу

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано в тяговых электроприводах автономных пневмоколесных транспортных средств, в том числе и внедорожных, например колесных тракторов и автопоездов повышенной проходимости

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах передачи и воспроизведения информации, например в приводе устройств видеозаписи

Заявленная группа изобретений относится к многодвигательному электротранспортному средству и способам управления этим электротранспортным средством. Электротранспортное средство содержит рекуператор энергии, орган задания скорости и момента движения, орган задания момента торможения, переключатель выбора режима движения, электродвигатели, реверсивные преобразователи, систему управления верхнего уровня (СУВУ), датчики тока потребления реверсивных преобразователей, систему распределения нагрузки (СРН). Входы СРН подключены к выходам реверсивных преобразователей и выходам датчиков тока. На входы СРН поступают сигналы задания коэффициентов требуемого распределения нагрузки между ведущими колесами. Выходы СРН подключены ко входам задания скорости реверсивных преобразователей. Способ управления по первому варианту заключается в определении среднего тока нагрузки и величины отклонения текущего тока привода, формировании сигнала корректировки задания скорости, обеспечивающего требуемое распределение моментов ведущих колес, через звено связи на основании полученной величины отклонения текущего тока привода. Способ управления по второму варианту заключается в определении среднего тока потребления и величины отклонения текущего тока потребления привода, формировании сигнала корректировки задания скорости, обеспечивающего требуемое распределение мощностей ведущих колес, через звено связи на основании полученной величины отклонения текущего тока потребления привода. Технический результат заключается в повышении эксплуатационных характеристик электротранспортного средства. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для реализации плавного пуска асинхронных электроприводов общепромышленного назначения, применяемых для привода вентиляторов, компрессоров, насосов, транспортеров и др. Техническим результатом является уменьшение пускового тока массива из большого (до 100 и более) числа двигателей. В способе плавного пуска массива двигателей осуществляют управление защитного выключателя защитным устройством, контролируют им напряжение питания, подводимое от питающей подстанции к защитному выключателю двигателя. При потере питания на питающей подстанции и напряжения питания на защитных выключателях двигателей массива защитные выключатели всех двигателей отключают защитным устройством. При подаче питания на питающей подстанции и при появлении напряжения питания на защитных выключателях двигателей массива включают защитные выключатели при помощи защитного устройства с задержкой, определяемой по формуле, указанной в материалах заявки. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться при автоматизации технологических процессов для управления группой параллельно работающих асинхронных электродвигателей. Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы системы управления группой электроприводов. Система управления группой электроприводов с параллельными каналами регулирования содержит многозонный развертывающий преобразователь, состоящий из сумматоров, интегратора, релейных элементов, источник сигнала задания, сглаживающие фильтры, например, первого порядка, дополнительные релейные элементы, регуляторы напряжения для плавного пуска асинхронных электродвигателей, водяные насосы, отводящую водяная магистраль, логический элемент «nИЛИ», преобразователи «частота - логический сигнал». В систему управления введены n≥3 нечетного числа преобразователей «частота - логический сигнал» и логического элемента «nИЛИ». Входы преобразователей «частота - логический сигнал» соединены с выходом соответствующего из группы n≥3 релейных элементов, а выходы преобразователей «частота - логический сигнал» подключены к соответствующим входам логического элемента «nИЛИ», выход которого подключен к входу аварийного отключения регуляторов напряжения. 4 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для приведения в действие группы электродвигателей. Технический результат - обеспечение регулирования мощности в зависимости от мгновенного изменения нагрузки и мгновенного изменения скорости вращения каждого работающего электродвигателя электрической приводной системы и эффективной экономии энергии. Система управления для изменения входной мощности одновременно с нагрузкой и скоростью вращения посредством инверторного моста, движущего несколько групп двигателей, содержит: узел (1) регулировки напряжения статора; узел (2) электродвигателей; узел (3) регулировки скорости ротора; узел (4) инверторного моста; узел (5) управления и приведения в действие; узел (6) обработки сигнала. За счет установки датчика коэффициента мощности обеспечено получение фазового напряжения и фазового тока в качестве управляющего сигнала для регулировки входного напряжения так, чтобы оно менялось вместе с нагрузкой. При этом за счет установки датчика напряжения и датчика тока обеспечено отдельное получение фазового напряжения двигателя, выходного тока выпрямителя, тока устройства защиты от перенапряжения и рабочего тока прерывателя в качестве управляющего сигнала для регулировки входного напряжения так, чтобы оно менялось вместе со скоростью вращения. Тем самым обеспечивается изменение входной мощности вместе с нагрузкой и скоростью вращения. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления приводами, используемыми на подводных лодках. Техническим результатом является обеспечение возможности избирательного управления двигателями переменного или постоянного тока. В устройстве (1) для избирательного управления двигателем (3) переменного тока или двигателем (2) постоянного тока указанные двигатели питаются от источника (4) постоянного напряжения. Устройство (1) содержит два преобразовательных модуля (5, 6) с одинаковым числом полумостовых схем (7) и совпадающее с числом полумостовых схем (7) в преобразовательном модуле (5, 6) число мостовых выравнивающих дросселей (14.1, 14.2, 14.3), а также управляющий блок (12) для управления преобразовательными модулями (5, 6). Преобразовательные модули (5, 6) для управления двигателем (3) переменного тока приводятся в действие как инвертор, а для управления двигателем (2) постоянного тока приводятся в действие как преобразователь постоянного напряжения. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх